Conversión de Electronvoltios a Terajulios

Información sobre el Electronvoltio (eV)

El electronvoltio es una unidad de energía igual al trabajo realizado sobre un solo electrón que atraviesa una diferencia de potencial de un voltio. Su símbolo es eV. Desde la redefinición del SI de 2019 tiene un valor exacto, 1,602176634 por diez elevado a menos diecinueve julios, porque la carga elemental es ahora una constante definida.

Existe porque el julio resulta desesperadamente grande para el mundo atómico. Un solo fotón visible transporta entre 1,6 y 3,3 electronvoltios, y expresarlo en julios exige diecinueve ceros iniciales. Trabajar en electronvoltios permite a un físico enunciar la energía de un enlace químico, de una transición atómica o de una colisión subatómica como un número entre uno y unos pocos, que es lo que se supone que hace una unidad.

La escala organiza disciplinas enteras. La química vive en unos pocos electronvoltios, la energía de los enlaces y de los fotones visibles y ultravioleta que los rompen. Los rayos X ocupan los kiloelectronvoltios. La física nuclear trabaja en megaelectronvoltios, la escala de las energías de enlace y de la desintegración radiactiva. La física de partículas usa gigaelectronvoltios, donde la masa en reposo del protón es 0,938, y teraelectronvoltios en el Gran Colisionador de Hadrones, cuyos protones llevan 6,8 cada uno.

La masa se expresa en la misma unidad mediante la relación masa energía. La masa en reposo de una partícula se da en electronvoltios divididos por la velocidad de la luz al cuadrado, y los físicos suprimen habitualmente el divisor y dicen sin más que el electrón son 511 kiloelectronvoltios. El bosón de Higgs son 125 gigaelectronvoltios con el mismo convenio.

La ingeniería de semiconductores depende de ella. La banda prohibida que determina el comportamiento eléctrico y óptico de un material es una energía en electronvoltios: unos 1,1 para el silicio, 3,4 para el nitruro de galio, y ese único número decide si un dispositivo es una célula solar, un transistor o un diodo emisor de luz azul.

La astronomía hereda el convenio para los fotones de alta energía, de modo que los telescopios de rayos gamma informan de sus observaciones en gigaelectronvoltios y teraelectronvoltios en lugar de en longitudes de onda.

Los aceleradores de partículas se nombran por las energías que alcanzan, y por eso sus nombres siguen a los prefijos. La máquina de Cockcroft y Walton que rompió por primera vez un núcleo en 1932 trabajaba a unos pocos centenares de kiloelectronvoltios; el Bevatrón de los años cincuenta llegó a miles de millones y halló el antiprotón; y el Gran Colisionador de Hadrones lleva a los protones a 6,8 teraelectronvoltios cada uno. Los rayos cósmicos ponen todo esto en perspectiva al llegar con energías de hasta 10 elevado a veinte electronvoltios, decenas de millones de veces más de lo que puede producir cualquier máquina, aunque solo un puñado de tales partículas alcanza la Tierra en un siglo sobre un kilómetro cuadrado.

Un electronvoltio equivale a unos 1,602 por diez elevado a menos diecinueve julios, o aproximadamente 3,83 por diez elevado a menos veinte calorías.

Información sobre el Terajulio (TJ)

El terajulio es una unidad de energía igual a mil gigajulios, es decir, 1 000 000 000 000 julios. Su símbolo es TJ. Es la unidad en la que los países contabilizan su energía, y aparece mucho más en las estadísticas oficiales que en cualquier catálogo de ingeniería, porque está dimensionada para el consumo anual de una localidad y no de una máquina.

La contabilidad energética internacional funciona con él. La Agencia Internacional de la Energía publica los balances energéticos nacionales en terajulios, y los inventarios de gases de efecto invernadero presentados en el marco climático de las Naciones Unidas declaran el uso de combustibles en la misma unidad. Los factores de emisión se expresan en consonancia: quemar un terajulio de gas natural libera unas 56 toneladas de dióxido de carbono, de gasóleo unas 74 y de hulla unas 95, lo que convierte cualquier cifra de energía directamente en una cifra de emisiones.

La generación también se describe aquí. Un aerogenerador de tres megavatios funcionando con un factor de capacidad realista produce alrededor de 33 terajulios al año. Un solo cargamento de gas natural licuado en un buque grande contiene cerca de 3800 terajulios, y por eso un único envío puede cubrir semanas de demanda de gas de un país pequeño. Las baterías a escala de red, en cambio, se siguen midiendo en fracciones de terajulio.

La energía destructiva alcanza también esta escala. Un kilotón de TNT equivale exactamente a 4,184 terajulios, de modo que la bomba lanzada sobre Hiroshima liberó unos 63 terajulios. Un terremoto de magnitud cinco irradia cerca de dos terajulios de energía sísmica, y cada paso entero de la escala multiplica esa cifra por unos treinta y dos, que es lo que hace que un suceso de magnitud siete sea mil veces mayor que uno de magnitud cinco.

La unidad marca además una frontera en el modo de hablar de la energía. Por debajo, las cantidades pertenecen a edificios, vehículos y aparatos, y la discusión es sobre eficiencia. En ella y por encima, las cantidades pertenecen a la política: importaciones de combustible, sistemas de subvenciones, objetivos de emisión y planificación de la red. Se mide la misma física, pero el terajulio es donde la conversación deja de ser técnica y se vuelve política.

Por encima del terajulio la escalera sigue con el petajulio, usado para sectores nacionales enteros, y el exajulio, usado para los totales mundiales: el consumo mundial de energía primaria supera los 600 exajulios anuales. Volver a bajar por esa escalera es cuestión de mover la coma tres lugares cada vez.

Un terajulio equivale a 1 000 000 000 000 julios, a unos 277,8 megavatios hora o a unas 239 gigacalorías.